数字电子技术-第8章 半导体存储器.ppt

1、第8章半导体存储器、8.1概要、8.2只读存储器、8.3随机访问存储器、8.4内存容量的扩展、8.1概要、用于存储数字系统中大量的二进制信息的数据老虎钳是存储器。 穿孔卡纸录音带磁芯存储器的半导体存储器半导体存储器的优点：容量大、体积小、电功耗低、存取速度快、寿命长等。 半导体存储器是可存储由半导体数据老虎钳构成的数据、运算结果、操作指令的逻辑零配件。 用于计算机的内存和数字系统存储组件. 分类：掩模ROM、可程序设计师ROM (PROM-Programmable ROM )、可擦除可程序设计师ROM (EPROM-Erasable PROM )、随机存储器ram(random )、动态存储器

2、DRAM (Dynamic RAM )、按功能区分、 EEPROM (电气式eprom )/e2prom， 只读存储器rom (只读存储器) SDRAM (铁电ram铁电存储器)、SDRAM、DDR-RAM等称为非易失性内存(非易失性存储器-nvm )或非易失性内存， 按易失性内存制造工艺分类： MOS内存工艺简单，集成度高，电功耗低，成本低，8.1概述，按内存信号原理分类：静态内存和动态存储器两种。 静态存储器将触发器作为基本单位针织面料存储0和1，在不丢失电源的情况下，触发器的状态不变的动态存储器，通过电容的积蓄电荷的效果积蓄二值信号。 电容器漏电会导致信息丢失，因此要求用时间节点对电容器

3、进行充电或放电，称为刷新。 所有的动态存储器都是MOS型。 不同的工作特征：只读存储器read-only存储器、ROM随机访问存储器随机存取存储器、简称RAM、8.1概要、半导体存储器的特点和分类，如计算机中的自检计程仪程序、初始化计程仪程序固定在ROM。 打开计算机电源后，首先执行它，进行计算机硬件系统的自检和初始化，通过自检后，嵌入执行操作系统，计算机正常，RAM可以一边读取信息一边写入信息。 用于存储需要频繁更改的信息，如果切断电源，数据将丢失。 常用于存储临时数据和中间结果。 例如，校正功能存储器是RAM，ROM只能在进行操作时读出信息，而不能写入信息。 用于存储固定的信息，即使切断电

4、源也不会丢失数据。 常用于存储普拉姆、常数、表格等。 一次性物品可程序设计师ROM(PROM )。 工厂商品发货时，内存内容全部为1 (或全部为0 )，用户可以根据自己的需要进行计程仪编程，但只能进行一次计程仪编程。 8.2只读存储器(ROM )、(1)固定(掩码) ROM。 制造商将数据写入内存，用户无法修改。 (3)光可擦除可程序设计师ROM(EPROM )。 用浮动男同性恋技术制造的可程序设计师存储器。 其内容可通过紫外辐射照射消除，可进行多次计程仪编程(103次)。 另外，取决于数据写入系统的特性，ROM可以分成(5)闪存。 采用浮动男同性恋定型MOS管，分别进行存储器中的数据的擦除和

5、写入，数据写入方式与EPROM相同，一般能够在一个芯片中擦除/写入105(106 )次以上。 (4)可电擦除的可程序设计师ROM(E2PROM )。 虽然是利用浮动男同性恋技术制造的可程序设计师ROM，但是构成该存储单元的是隧道MOS管理部，电擦除部的擦除速度快(一般为毫秒级)。 E2PROM的电擦除过程是改写过程，具有ROM的非易失性，具有RAM这样的功能，可以随时改写(可以改写104次以上)。 (5)关铁电存储器帧(铁电内存)。 利用强介电质晶体的铁电效应实现数据记忆。 存储单元主要由电容(由晶态强介电质晶体薄膜组成)和场效应管组成，与标准的CMOS制造工艺兼容。 删除/写入最多可进行10

6、10次。8.2只读存储器(ROM )、ROM配置：ROM配置分块图、地址解码器存储器能源宝输出电路、二极管ROM和字的读取方法取决于在对应的存储器单元中是要插入还是不插入对应的二极管。 1 .存储能源宝、存储单元由字(Word )和二进制位(Bit )构成的能源宝、存储能源宝、44 ROM阵列图、存储单元、地址解码器、二极管ROM、(1)存储能源宝的结构和工作原理、字线的顺序进行喀呖声。 每个存储单元可以存储一个二进制位的二进制文件。 当选择了某条字线时，从二进制位线D3 D0输出相应的存储单元数据。 从二进制位线101、101输出的每个二进制代码定径套都称为一个字。 包含在一个字中的存储单元

7、的数目被称为字长度，即，字长度=二进制位的数目。 W3、(1)存储能源宝的构造和工作原理，根据式，如下图那样描绘ROM存储能源宝。 图6-9 ROM二进制位图、0、1、检查、点代码位置固定与记忆信息无关！ 点代码的位置由存储的信息决定，根据公式，如下图所示描绘ROM内存点。 0 0 0 0，00000000，图6-9 ROM二进制位图，按照式，ROM内存二进制位图如下图所示进行描绘。 001，00001001，图6-9的rom二进制位图用 m 表示 1024 K ，即1 M=1024 K=210 K=220的(2)存储容量及其显示表示存储器中的存储单元的数量，例如32字，字长常用于大容量ROM

8、的“k”表示“1024”，即，1 K=1024=210。 例如，64 K 8的ROM表示64 K字、字长8二进制位、内存容量64 K 8=512 K。 一般用“字长(即二进制位数)”表示时，3 .存储单元结构、(3)存储单元结构、1 )固定rom的存储单元结构、固定rom。 制造商将数据写入内存，用户无法修改。 2) PROM (一次性程序设计师ROM )的存储单元结构在工厂商品发货时，存储能源宝中的所有存储单元的熔丝连接，即针对每个单元存储1。 如果需要，一些计程仪编程工具允许用户以大电流烧断一个存储单元上的熔丝，该单元的存储内容变为0，并且该过程称为编程计程仪编程。 因为保险丝断开后无法连

9、接，所以PROM只能进行一次预计程仪编程。 3 )光可擦除可程序设计师ROM(EPROM )和浮动男同性恋MOS管理(简称为FAMOS管理)的男同性恋由SiO2绝缘层隔离，并且由于它们是浮动状态，所以被称为浮动男同性恋。 在浮置男同性恋带有负电荷的情况下，FAMOS管处于导通状态，源漏极可视为短路，所保存的信息为0。 在浮动男同性恋位置不带有电荷的情况下，可认为FAMOS管断开，源极与漏极之间为开路，存储信息为1。 用浮动男同性恋技术制造的可程序设计师存储器。 其内容通过紫外辐射照射被消去，可进行多次计程仪编程。 浮置男同性恋EPROM (a )浮置男同性恋MOS晶体管的构造(b) EPROM

10、存储单元在负带电-导通-存储器0、无带电-截止-存储器1、浮置男同性恋EPROM商品发货时，是所有存储单元的FAMOS晶体管写入信息时，在对应的单元的漏极和基板之间施加高反电动势，破坏漏极和基板之间的PN结电容，雪崩破坏所产生的高能源电子堆积在浮动男同性恋，使FAMOS管导通。 如果施加逆电压，浮置男同性恋上的电子没有放电电路就能够长时间保存，因此在其他的周围温度下，以上的电荷能够保存年以上。 当将紫外辐射照射到FAMOS管时，积累在浮动男同性恋中的电子形成光电电流并释放，使导电沟道消失，FAMOS管再次变为截止状态。 为便于擦除，芯片的封装外壳上安装了透明的灰水晶盖。 4)E2PROM (电

11、可擦除可程序设计师ROM )也是使用浮置男同性恋技术制造出的可程序设计师ROM，然而构成该存储单元的是隧道MOS管理(tunnel mos管)，电擦除的速度相当快(一般为毫秒级)。 E2PROM的电擦除过程是改写过程，具有ROM的非易失性，具有RAM这样的功能，可以随时改写(可以改写1万次以上)。 Flotox管的浮动男同性恋与漏极区域之间有氧化层极薄的隧道区域。当隧道区域的电场强度增大到某种程度时，在漏极区域和浮动男同性恋之间出现导电隧道，电子能够双向地通过从而形成电流。 这种现象叫做量子隧道。 采用被称为浮动栅极氧化物(floating gateunnel oxide )的浮动男同性恋隧道

12、氧化层的MOS管，简称为浮动ox管。 浮置ox管类似于SIMOS管，其也属于n沟道增强型MOS管，并且两个男同性恋各控制男同性恋Gc和浮动男同性恋Gf，其结构和符号如图所示。 另外，图(a) Flotox管理结构和符号，图(b) Flotox管理存储器单元、闪存吸收了EPROM结构简单、计程仪编程可靠的优点，能够保留E2PROM用量子隧道删除的快速特性，并且集成度提高。 下图是用于闪存的栈内存男同性恋MOS管理的结构示意图和符号。 5 )闪存、附图的闪存的MOS管理器中，浮动男同性恋的源极区间的容量远小于浮动男同性恋的节制闸之间的容量。 在节制闸和源极之间施加电压时，大部分的电压会下降到浮动男

13、同性恋和源极之间的电容。 闪存的存储单元如图所示，由这样的单管构成。 闪存中的MOS单元电路、5 )闪存、闪存结合PROM特点，具有集成度高、容量大、成本低、容易使用的优点。 产品的集成度逐年提高，现在闪存已成为大容量磁存储器(例如PC内的软磁盘和硬盘等)的替代产品。 5 )虽然闪存已经介绍了ROM的存储器沉积基质，但闪存学习ROM的地址解码器。 由地址查询密码决定要从(2)地址解码器、2、地址解码器、ROM读取哪个字。 地址译码器的作用是，根据输入的地址查询密码选择相应的字线，通过二进制位线输出该字内容。 例如，如果某个ROM有4位地址查询密码，则可以选择24=16字。 当输入地址查询密码是

14、1010时，选择字线W10，并且通过二进制位线输出该字内容。 另外，存储能源宝中的存储单元的地址方式适用于小容量存储器。 适用于大容量存储器。 (1)单地址解编码体系，一个n二进制位地址查询密码的ROM有2n字，对应于2n字线，当选择字线Wi时，该字的全部二进制位被选择。 32存储能源宝排列成32行8列，各行对应1个字，各列对应32个字的相同二进制位。 32字需要5条地址输入线。 当A4 A0提供地址信号时，对应字的所有存储单元被选择。 例如，在A4 A0=00000时，若选择字线W0，则能够将(0，0 )、(0，7 )这8个基本存储单元的内容读出到云同步。基本单元是存储器单元，也称作双查询密

15、码地址方式或双地址方式，其被分成行地址查询密码和列地址查询密码两组，(2)双地址德编码体系，基本单元是字单元，例如A7 A0=00001111的X15和Y0地址线均为高电平，如果采用选择字W15的单地址解编码体系，则需要256条内部地址线。 256字存储器需要8条地址线，分为A7 A4和A3 A0两个组。 A3 A0被发送到行地址解码器，产生16条行地址线(Xi )，A7 A4被发送到列地址解码器，产生16条列地址线(Yi )。 是否选择存储能源宝中的任一字取决于行、列地址线。 1、ROM结构的全加法器、ROM的应用、ROM在数字系统中的应用非常宽，例如，逻辑、波形变换、字符产生、计算机数据和

16、计程仪程序的存储等等的组合。 所有加法器的逻辑状态和三变量最小项关查询密码字包括：WO、m0、W1、m1、W2、m2、W3、m3、W4、m4、W5、m5、W6、m6、 (1)分析请求、设置变量x的可能值范围为015的正整数，并且对应的四二进制位二进制正整数由B=B3B2B1B0表示。根据y=x2的运算关系，能够求出y的最大值为152225，能够用8二进制位的二进制数字Y=Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。 (2)列真值表函数运算表，Y7=m12 m13 m14 m15，(3)标准和或表达式，Y4=m4 m5 m7 m9 m11 m12，Y6=m8 m9 m10 m11 m14 m15，y5=。 (1)写各函数的标准和或表达式：按a、b、c、d的顺序排列变量，将Y1、Y2、Y4扩展为4变量逻辑函数。 2、实现任意组合的逻辑函数，使用【例7.22】ROM实现下列函数：(2)选择164二进制位rom，描绘存储器能源宝的接线图：8.3随机访问存储器(RAM )，随机访问存储器也被称为随机读/写存储器，简称为raam的优点：读取缺点：供电中断丢失信息。 分类： SRAM (静态随机访问存储器) DRAM (动态随机存取存储器)、存储器能源宝地址解码器写入支